चिप की थर्मल चुनौती

अर्धचालकों द्वारा खपत की गई बिजली गर्मी उत्पन्न करती है, जिसे उपकरण से हटाया जाना चाहिए, लेकिन इसे प्रभावी ढंग से कैसे प्राप्त किया जाए यह एक चुनौतीपूर्ण कार्य है। जैसे-जैसे ट्रांजिस्टर का घनत्व बढ़ता है, यह और अधिक कठिन होता जाता है।

सामग्री और डिज़ाइन में स्वयं सुधार की संभावना है, क्योंकि वे ऊष्मा अपव्यय उपकरणों के संचालन के माध्यम से अधिक ऊष्मा को दूर ले जा सकते हैं। चुनौती यह है कि जब तक हम बड़े सर्वरों का उपयोग नहीं करते, इन उपकरणों के आसपास थर्मल स्थान बहुत छोटा होता है। आपको भौतिक सुधार, चिप्स, पैकेजिंग या पीसीबी के आसपास थर्मल स्पेस के बुद्धिमान उपयोग पर विचार करना चाहिए। आप वास्तव में जो करना चाहते हैं वह चालकता और ताप अंतरण दर में सुधार करना है।

गर्मी पैकेज के शीर्ष से निकल सकती है और फिर हीट सिंक में प्रवेश कर सकती है, या नीचे और उससे जुड़े पीसीबी के माध्यम से निर्यात की जा सकती है। जब स्थान सीमित हो तो चीजें और भी कठिन हो जाती हैं। विशिष्ट डिज़ाइन के आधार पर, इस लक्ष्य को विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, स्मार्टफोन में, सिस्टम की सबसे छोटी मात्रा और प्रभावी गर्मी लंपटता के कारण अत्यधिक प्रवाहकीय फिल्मों जैसे ग्रेफाइट या ग्राफीन फिल्मों का उपयोग बहुत आम है। बुनियादी ढांचे के क्षेत्र में, सक्रिय और निष्क्रिय 3डी सोखने वाली प्लेटों का उपयोग सैकड़ों वाट की सीमा के भीतर संचालन प्राप्त कर सकता है।

एक ही चिप पर, हम नेटलिस्ट स्तर पर समय और शक्ति सत्यापन करते हैं। 3डी-आईसी के संदर्भ में, यह अव्यावहारिक हो सकता है, इसलिए चिप में मौजूद प्रत्येक ज्यामितीय विवरण को समझने के लिए, थर्मल मॉडल के माध्यम से चिप्स की प्रतिरोध विशेषताओं का पता लगाया जाएगा। अंततः, यह डिज़ाइन और पैकेजिंग को जोड़ता है, और कुछ चिप मॉडल इस तरह से तैयार किए जाते हैं।

कई चिप्स थर्मल बाधाओं का सामना करते हैं, और इस समस्या को हल करना आसान नहीं है। हम अविश्वसनीय चिप्स डिजाइन और निर्माण कर सकते हैं, लेकिन वे पिघल जाएंगे। यह कोई विनिर्माण सीमा नहीं है, न ही यह कोई डिज़ाइन सीमा है। यह एक भौतिक सीमा है, और हम अधिक ऊष्मा उत्सर्जित नहीं कर सकते। हालाँकि कुछ अनुप्रयोगों में अनूठे समाधानों का उपयोग किया जा सकता है, अधिकांश बाज़ारों को कम संसाधनों के साथ अधिक करने के तरीके खोजने होंगे, जिसका अर्थ है प्रति वाट अधिक कार्यक्षमता। इससे जुड़ी लागत पिछले समाधानों की तुलना में बहुत अधिक है।